Lokale Werkstoffbeeinflussung beim Formhärten zur Verbesserung der Fügbarkeit von Bauteilen aus 22MnB5

Aufbauend auf den Ergebnissen der Dilatometerversuche wurden Ausdünnungsversuche an einer hydraulischen Doppelständerpresse durchgeführt, um mit Hilfe einer Deformationsplatte die gewünschten Ausdünnungen mit der Bildung von DIF in das Material aus 22MnB5 einzubringen. Bei der Durchführung der Versuche wurde festgestellt, dass der limitierende Faktor zur Erzeugung von DIF die lange Kontaktzeit, während der Bauteilabkühlung im Formhärteprozess ist. Aufgrund des Kontakts zwischen Werkzeug und Platine wird während Umformbeginn eine Umformtemperatur erreicht, welche für die Bildung von DIF unzureichend ist, sodass sich ein Gefüge aus Martensit bildet. Zum anderen steigt durch die Bildung des Martensits die Härte der Platinen in einem solchen Maße an, dass die zur Ausdünnung eingebrachten Deformationselemente auf der Platte sich plastisch deformieren. Um diesen Herausforderungen entgegenzuwirken wurde ein neuer Versuchsaufbau gewählt. Hierfür wurden Versuche an einer Spindelpresse, welche eine schlagartige Stempelbewegung ausführt durchgeführt. Die eingesetzten Prägewerkzeuge wurden kontinuierlich angepasst und optimiert. Im letzten Schritt wurden Hartmetallwerkzeuge eingesetzt. Mit Hilfe der Hartmetallwerkzeuge konnte die erforderliche Prägegeometrie erzeugt werden.

Für die Einbringung von DIF musste eine definierte Abkühlroute gefahren werden. Hierfür wurden die Prozessparameter wie Abkühlrate, Umformtemperatur kontinuierlich variiert. Die an die Umformung anschließende Abkühlung wurde durch Pressluftdüsen realisiert. Um die Einbringung von deformationsinduziertem Ferrit in den präparierten Proben nachzuweisen, wurden metallografische Untersuchungen durchgeführt. Für die Einbringung der gewünschten Ausdünnungstiefen waren sehr hohe Umformkräfte erforderlich, welche negative Auswirkungen auf die Festigkeiten der eingesetzten Deformationswerkzeuge hatten. Die Erzeugung des deformationsinduzierten Ferrits (DIF) konnte mit dem vorhandenen Versuchsaufbau wissenschaftlich realisiert werden, jedoch ist dies aufgrund der entstandenen Herausforderungen nicht industriell einsetzbar.

Das IGF-Vorhaben 19797BG der FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. wurde über die AiF im Rahmen des Programmes zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Das Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen und das Institut für Werkstoff- und Fügetechnik möchten ihren Dank an die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. und die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) für die Finanzierung dieses Forschungsprojekts aussprechen.

An dieser Stelle möchten wir den Mitgliedern des projektbegleitenden Ausschusses für ihr konstruktives und zielgerichtetes Engagement sowie für deren Beitrag zum erfolgreichen Abschluss dieses Projekts danken.

Der Schlussbericht zum Forschungsvorhaben wurde eingereicht und kann in  Kürze bei der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA) eingesehen werden.